한국 신재생에너지 플랜트산업의 라틴아메리카 시장 수출증대 방안에 관한 연구

조정환 성균관대학교 2018 국내석사

플랜트산업은 프로젝트의 기획, 설계, 엔지니어링, 조달, 시공뿐만 아니라 유지관리 등의 서비스영역까지 포함된 종합 산업이라고 볼 수 있으며, 이에 따라 하나의 프로젝트를 수행함에 있어 다방면의 산업분야에서 사업관리를 필요로 한다. 또한 플랜트산업은 산업연관효과가 매우 높고 전후방연관효과 또한 높다. 즉, 하나의 프로젝트가 수주 된다면 플랜트산업뿐만 아니라 연관된 산업의 수출까지 유발시킨다. 무역의존도가 높은 우리나라는 고부가가치 산업인 플랜트산업을 수출주력분야로 인지하여 해당산업에 대하여 중점적으로 연구·분석하여 수출증대 방안을 모색하여야 한다. 또한 새로운 기후협약에 맞추어 늘어나는 신재생에너지 플랜트에 중점을 두어야 한다. 우리나라의 에너지플랜트수출 지역을 보면, 중동과 아시아에 편중되어 있는 현상을 볼 수 있다. 본 연구에서는 이러한 편중현상을 완화시키고자 신흥시장인 라틴아메리카 시장에 중점을 두어 수출증대 방안에 관하여 연구하였다. 과거의 자원강국은 단순히 자원 매장량이 많은 나라를 말하는 반면, 21세기 자원강국은 자원의 개발 및 생산권을 많이 확보한 나라를 일컫는다. 불과 몇 해 전까지만 해도 라틴아메리카지역은 세계시장에서 큰 두각을 나타내지 못하였는데, 그 까닭은 투자자들이 라틴아메리카에 대한 정보의 부족과 리스크가 크다고 생각하였기 때문이다. 그러나 최근 라틴아메리카의 이미지는 천연자원의 보고, 경제부흥, 정치안정 등의 키워드가 따라붙으며, 세계적으로 가장 관심 있는 시장으로 떠올랐다. 현재 세계 에너지플랜트시장은 독자적인 기술력과 자본력, 그리고 풍부한 경험 등의 종합적인 관리시스템을 가지고 있는 세계 선진기업들이 높은 점유율을 보이고 있다. 동시에, 최근에는 값싼 노동력을 앞세워 에너지플랜트시장에 진출한 중국이 후발주자로서 무섭게 성장 중이다. 이는 라틴아메리카시장 또한 마찬가지이다. 대규모의 원조와 저가수주전략을 앞세운 중국과 지역적 관계적 장점을 앞세운 미국, 과거 식민 제국의 이점을 적극 활용하고 있는 스페인 등의 국가들이 라틴아메리카 지역에서 선점하고 있다. 이렇듯 현재 우리나라의 에너지플랜트산업은 전·후방에 리스크가 잠재하고 있기 때문에 보다 정확한 현재 현황을 분석하여 도출된 결과로 수출 확대에 힘써야 한다. 본 연구에서는 에너지플랜트수출에 관한 개념을 체계적으로 정리해 보고자 하며, 에너지플랜트산업의 경쟁력과 경제적 효과를 연구함으로써 에너지플랜트수출의 중요성을 기술할 것이다. 이를 통하여 우리나라의 에너지플랜트산업 국가경쟁력 제고 가능성을 연구해보고자 한다. 또한 중국, 미국, 스페인의 라틴아메리카 진출 사례와 우리나라 진출 사례를 비교·분석하여 우리나라 에너지플랜트수출의 한계점과 시사점을 도출해내어 우리나라의 에너지플랜트수출 증대방안을 제시하고자 한다.

정책의 인지수준이 신재생에너지 정책 선호에 미치는 효과 및 커뮤니케이션 매체와의 관계 분석 : 잠재계층모형을 활용하여

이지희 서울대학교 대학원 2019 국내석사

The global electricity market is rapidly shifting toward renewable energy, and the Korean government has also established a landmark energy transition policy to expand the proportion of renewable energy in electricity generation to 20% by 2030. As countries around the world have actively implemented renewable energy policies, public acceptance became more important than before. This is because the renewable energy sector is a government-led policy-dependent industry and an electricity industry closely linked to people's lives and national security. In this context, this study used a conjoint survey and a latent class model to examine the public’s heterogeneous preference and acceptance of the Renewable Portfolio Standard(RPS) policy adopted by the government in 2012. Furthermore, this study conducted simulation analysis based on the estimation results and possible policy scenarios to investigate the public acceptance rate of the Korean government 's renewalble energy policy as of 2020, 2025, and 2030 In addition, by analyzing the correlation between perceptions and information searching patterns of the public, the effective communication channels for information campaign were identified. As a result, it was found that the public's preference for renewable energy expansion policy can be classified into two heterogeneous classes; one is a careful stabilizer preferring to reduce annual power outage and the other is a rational pragmatist who prefers to reduce greenhouse gas emissions. The significant factors that affect public preferences were need for renewable energy and perception of costs and benefits of renewable energy. From the simulation analysis, it was found that public acceptance for renewable energy expansion policies are 63.2% in 2020, 48.95% in 2025, and 38.15% in 2030. The biggest driver of declining public acceptance rate was the increase in electricity prices. In conclusion, based on the results of this study, the following policy implications can be provided for the government's policy of expanding renewable energy. First, the government should minimize the social conflict by considering the heterogeneous preference of the people for the policy attributes when implementing the renewable energy policy. In addition, the government needs to ensure price competitiveness through continuous technological development of renewable energy and to provide accurate information on the estimation of renewable energy in order to avoid or minimize the public resistance for the rise of electricity prices in the medium and long term. Finally, the efficiency of policy implementation should be improved through strategic Public Relation, which utilizes effective communication media for positively changing the public perceptions. 글로벌 전력시장은 신재생에너지 발전을 중심으로 급격하게 전환되고 있으며, 한국 정부도 2030년까지 발전량의 20%를 신재생에너지로 확대하는 획기적인 에너지 전환 정책을 수립하였다. 글로벌 신재생에너지의 확대는 국가별로 다소 차이는 있으나 국민 생활 및 안전과 밀접한 전력산업이라는 특성과 정부의 중∙장기적인 확대 목표를 기반으로 공격적 지원 정책에 의해 추진되는 정부 의존형 산업이라는 점에서 관련 정책에 대한 국민 수용성이 점차 중요하게 다뤄지는 공통점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 정부가 2012년 도입한 신재생에너지 공급의무화(Renewable Portfolio Standard; RPS) 정책 속성에 대한 국민의 이질적 선호와 수용성을 컨조인트 조사(Conjoint Survey)와 잠재계층모형(latent class model)을 활용하여 분석하였다. 이후, 추정 결과를 바탕으로 시나리오 분석을 사용하여, 한국 정부가 추진하는 신재생에너지 확대 정책에 대한 2020년, 2025년 2030년 단계별 국민의 계층별 수용률을 시뮬레이션하였다. 아울러, 정책 수용성에 영향을 미치는 정책 인지수준 요인과 커뮤니케이션 매체간의 상관관계 분석을 통해 계층별 효과적인 정보획득 경로를 식별하였다. 연구결과, 신재생에너지 확대 정책에 대한 국민의 선호는 2개의 이질적 계층으로 식별되었으며, 연간 정전시간 감소를 선호하는 현상유지계층과 온실가스 배출 감소를 선호하는 합리적 선택계층으로 나눠지는 것으로 분석하였다. 선호의 이질성에 영향을 미친 정책 인지 요인은 신재생에너지 필요성 과 신재생에너지의 비용과 편익에 대한 평가였다. 신재생에너지 확대 정책에 대한 국민 수용률 시뮬레이션 결과는 2020년 63.2%, 2025년 48.95%, 2030년 38.15%로 나타났다. 단계의 진행에 따른 국민 수용률 하락의 가장 큰 동인은 전기요금 상승인 것으로 분석되었다. 그리고, 정책 인지에 연관성이 높은 커뮤니케이션 채널은 인터넷, 주변지인, 그리고 신문/잡지로 두 계층이 동일하게 나타났으나, 커뮤니케이션 출처는 계층별로 상이하게 식별되었다. 결론적으로, 본 연구결과를 기반으로 정부의 신재생에너지 확대 정책 추진에 대해 다음과 같이 정책적 함의를 제공할 수 있을 것이다. 우선, 정부는 정책 초기에는 정책 속성에 대한 국민의 이질적 선호를 반드시 고려하여 사회적 갈등을 최소화하여야 할 것이다. 또한, 중장기적으로는 전기요금 상승에 대한 국민 수용률 감소에 대비할 수 있도록 지속적인 기술개발을 통해 가격경쟁력을 확보하고, 신재생에너지의 평가에 대한 정확한 정보 제공을 통해 국민 수용성을 제고해야 할 것이다. 마지막으로, 계층별로 효과적인 정책 인지요인과 커뮤니케이션 매체를 활용한 전략적 정책홍보를 통해 정책집행의 효율성을 제고해야 할 것이다.

신재생에너지시스템의 건축물 적용을 위한 가이드라인 개발

김주영 경북대학교 대학원 2008 국내박사

Energy consumption must be reduced to deal with the Climate ChangeConvention, not reduction of energy itself, and supply and demand system for energy should be modified in more environment friendly way. Construction parts had some effective results by revising the standard of construction laws few times in order to reinforce economy standard of energy, however it is not enough to correspond to the Climate ChangeConvention. Therefore, in this time where international environmental regulations are reinforced and importance about energy security is increasing, it is an important to expand buildings of renewable energy, the environment friendly energy, along with reduction of construction energy. Additionally, renewal energy is suitable for planning to reduce outside dependency of energy and to raise independence of energy. For heating or providing hot water, loss of energy conversion can be minimized by installing a system that produces heat such as solar heating or geothermal energy, and by installing a system that produces electricity such as photovoltaic energy or wind velocity, a place that demands energy can produce and supply. In such situation, the government is enforcing a law to make an obligation for the use of public buildings and large buildings and facilities of renewable energy since April 2004 according to 'Act of Development·Use·Supply Promotion for Renewable energy' in order to expand supply of renewable energy. Because of this, renewable energy is gradually spreading our to constructions, but form of application on constructions is limited and appliable energy sources on the existing constructions are limited to solar heating and photovoltaic power generation system. Even this technology does not have sufficient amount of data for basic approach method for designing constructions. Therefore, this study analyzes supply and demand plan of construction energy and introduction type of renewable energy through analysis on characteristics of energy consumption of many constructions, and through this, this study purposes to derive renewable energy source that is suitable for applying on construction. Through examination on this actual examples of derived renewable energy source, efficiency, economical feasibility, and CO₂ reduction rate of energy will be analyzed. Based on actual proof data, a guideline to adopt the most optimistic renewable energy system for improvement of efficiency and economical feasibility. The results can be summarized as follows. 1. Analysis of Renewable Energy Types According to Energy Consumption Characteristics of Various Buildings 1) Aa a result of analysis on energy consumption characteristics of buildings in Daegu city, energy was consumed the most in sales facilities. The general hospital and row houses(less than total floor area of 60㎡) followed next in order. 2) For buildings with same purpose, energy consumption rate appeared to be higher as the total floor area is smaller. 3) The geothermal heat had more competitive power than other renewable energies in energy price, potential energy price in future, and turnkey investment cost. 4) Investment percentages of renewable energy business among domestic renewable energies due to a business that makes public obligation, are only geothermal heat pump system, photovoltaic system, and solar heating system, and the geothermal heat pump system is supplies the most. 5) To consider current technology, economical feasibility and supply status, it seems that applying a geothermal heat pump system as an alternative energy for photovoltaic power generation system is most effective. 2. Analysis of Energy Efficiency and Economic Feasibility from Introduction of Renewable Energy System 1) Average annual generation efficiency of photovoltaic power generation system in subject buildings was found to be 10.8% for Dongho Elementary School and 13.8% for Osan building. Also, for BIPV system, Susung Fire Station showed an average of 10.7% and Jugong Apartment in Dukgok Kimcheon showed 13%. 2) In the case of geothermal heat pump system with SCW type, cooling coefficient of performance (COP) of the cooling system was 3.54~10.81, and energy efficiency ratio that corresponds to the COP is in range of 8.99~27.49. COP of the entire system was 2.64~8.07. This is much higher than COP of commercial air source heat pumps and other cooling and heating facilities. 3) When the groundwater of SCW type geothermal heat pump system was recycled to the well, heating COP of the heat pump was 4.3~10.1 with an average of 6.1, and heating efficiency was 5.0 for the entire system. When the groundwater that cycled the heat exchanger went through the bleeding to outside, heating COP of the heat pump was 4.9~11.9 with an average of 7.0, and average heating COP of the entire system was found to be 5.9. 4) As a result of economic feasibility evaluation of photovoltaic power generation system, average ratio of benefit to expense was found to be 0.419, showing that the system is not economically feasible, and geothermal heat pump system was determined to have an economic feasibility with the average ratio of benefit to expense at 2.45. 3. Developing A Guideline for the Most Optimistic Adoption of Renewable Energy System 1) For the case of photovoltaic power generation system, a descriptive analysis has shown that generation rate of system statistically has significant interrelationship with solar radiation on inclined surface, solar radiation on horizontal surface, module temperature, and temperature of outside, and relation between generation rate and solar radiation on inclined surface was most close. Therefore, solar radiation on inclined surface according to the area should be considered first when planning photovoltaic power generation system. 2) A relativity between difference in generation rate and difference in module temperature statistically did not have significance. The difference in module temperature of two places was average 2.2℃, and Osan building showed slightly high temperature. Generally, the module temperature is important, but it does not greatly affect generation rate. 3) After the operation of re-inputting returned water into a well, it has shown that recovery rate of temperature in operation of discharging underground water to the outside is faster than natural recovery rate of groundwater temperature in the well. So when a temperature of the supplied water drops, groundwater should be discharged to the outside than discontinuing the operation. 4) When the groundwater that cycled through the heat exchanger was re-inputted to the well, equation for temperature change of supply water was found to be , and the recovery speed of supply water temperature was found to be y=7.59+(8.33x/16.17+x) when the groundwater was pushed outside (y: temperature, x: operation time in minutes).

신재생에너지 정책이 건축계획에 미치는 영향에 관한 연구

김미란 건국대학교 대학원 2011 국내석사

Concerns about new & renewable energy are increasing, and different regulations related to environment are implemented based on UNFCCC. Korea also presents “Low Carbon Green Growth” as its national vision. While realizing the importance and needs for new & renewable energy system, Korea implements various policies for system development and supply. And so, in these days, new & renewable energy is used in many ways. However, because new & renewable energy system demands high initial investment costs and unit cost of energy production, it requires active supports of government’s politics. New & renewable energy system decrease energy consumption and solve environmental problems. In order to vitalize new & renewable energy system building, the government implements new & renewable energy policies such as propagation of new & renewable energy house and compulsory use of new & renewable energy on official buildings. Moreover, based on these policies, the government lays weight on effectiveness of construction application and expansion of use by making official announcement concerning new laws about new & renewable energy installation standards. Hence, the number of usage of new & renewable energy is increasing, and those standards become guidelines for application form, building arrangement, and space plan. Therefore, this study examines considerable factors to apply new & renewable energy to architecture. In addition, this research compares policies’ influences on building design between Korea and Germany. The followings are summarized analysis results. First of all, government’s active political supports are needed for the sake of applying new & renewable energy that requires high installation costs and unit costs as stated above. Since new & renewable energy system produces its energy through nature, energy consumption is depended on established surroundings as well. Consequently, for the purpose of matching suitable combinations between buildings and new & renewable energy system that creates energy effectively in the open places, it is essential to ponder about multiple elements for construction design such as building location, energy system setup space, installation angle, integration between system and building, landscape plan, and space composition. In conclusion, new & renewable energy system policies are influenced on not only distribution rate and market invigoration, but also elements for building design. Secondly, various new & renewable energy system policies are in action in Korea and Germany. Korean policies focus on only vitalization and application of new & renewable energy system. In many cases, the system is operated in official buildings solely by force. Hence, system costs take higher priority than construction plan when the new & renewable energy system is applied. Germany, on the other hand, implements new & renewable energy system polices that contain well-balanced restrictions and supports to architecture. German policies guarantee high prices of new & renewable energy and obligate to use new & renewable energy system in unofficial buildings too. So, new & renewable energy system is applied actively to building construction. The policies affect building design like building location, energy system setup space, and installation angle, which mostly determines energy output. Furthermore, most frequently used natural sources for new & renewable energy system are geothermal heat and solar power in both Korea and Germany. In comparison of other natural energy sources, geothermal energy requires being neither exposed to the outside nor sensitive to weather change. Thus, this energy source has less limitation on architecture design. In the case of solar power system, it demands a lot of exposure to the outside, and creates energy gap depending on weather, environment, and installation location. Nevertheless, it has capacity for applicable system and elements as a natural energy source for the use along with geothermal energy system through recent studies. Finally, new & renewable energy system policies are enforced to use more and more so that numerous building plan elements such as color and shape of module are ruminated for the variety of installation location and make a harmony with buildings. Especially, through many examples on the research, it is noticeable that system location is considered heavily for new & renewable energy system. The reason system location takes important role is because building planners have to weigh up all constructing factors, for instance, a facility of using rainwater, a roof garden, and a civil aeronautics law, and at the same time, new & renewable energy system application has been compulsory via law. However, new & renewable energy system policies for architectures are not used for building planning as originally designed due to prior consideration of construction expenses. In opposition, German new & renewable energy system building policies focus on producing plenty of energy. So, it is necessary to ponder of large installation space, installation location, installation angle, integration with buildings, and color and shape of module for compatibility between buildings and the new & renewable energy system. German policies demonstrate their closer relationship between policies and building planning elements than Korean regulations. 전 세계적으로 에너지 고갈 및 환경문제로 인해 신재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있으며, 「기후변화협약(UNFCCC)」을 근거로 한 다양한 환경관련 규제들이 시행되고 있다. 우리나라도 「저탄소 녹색성장」을 국가 비전으로 제시하며, 신재생에너지의 중요성과 필요성을 인식하고, 개발 및 보급을 위해 다양한 정책들을 시행하고 있으며, 신재생에너지 이용도 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 신재생에너지는 초기 투자비용과 에너지 생산단가가 높아 정부의 적극적인 정책적 지원을 필요로 하는 동시에 정책에 큰 영향을 받는다. 최근 건축물의 에너지 소비 감축 및 신재생에너지 설비로 인한 새로운 환경문제의 해결 방안으로 제시되고 있는 신재생에너지의 건축물 적용을 활성화하기 위해 정부는 신재생에너지 주택 보급과 공공건물의 설치의무화사업과 같은 다양한 신재생에너지 정책을 시행하고 있다. 또한 이러한 정책을 바탕으로 신재생에너지의 건축물 적용의 효율성 및 이용 확대를 위해 설치기준 법령을 고시하여 지원하고 있다. 이러한 신재생에너지 정책으로 인해 건축물에 신재생에너지 적용은 점차 확대되고 있으며, 정책에서 제시하는 신재생에너지 설치기준에 따라 신재생에너지 시스템의 적용형태나 건물배치, 공간계획 등 건축계획에도 많은 영향을 미치고 있다. 따라서 본 연구에서는 신재생에너지를 건축물에 적용하기 위해 고려해야할 요소에 대하여 알아보고, 국내와 신재생에너지 산업의 선두 국가인 독일의 신재생에너지 정책이 건축계획에 미치는 영향에 대하여 살펴보았으며, 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 시스템 설치비용과 에너지 생산단가가 높은 신재생에너지를 건축물에 적용하기 위해서는 정부의 적극적인 정책적 지원을 필요로 한다. 또한 신재생에너지 시스템은 자연을 통해 에너지를 생산하는 만큼 설치되는 건축물의 특성과 외부환경에 따라 에너지 수요가 달라지는 점과 외부에 설치되는 시스템은 노출이 많은 점을 고려하여 효율적인 에너지 생산과 적용대상이 되는 건축물과 조화를 잘 이루기 위해서 건물의 배치, 설치장소, 설치각도, 시스템과 건축물의 통합성, 조경계획, 공간구성 등 다양한 건축계획요소가 고려되어야 함을 알 수 있었다. 이처럼 신재생에너지 정책은 신재생에너지 보급률과 시장 활성화 및 신재생에너지의 적용대상이 되는 건축물의 계획요소까지 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 둘째, 국내와 독일에서는 다양한 신재생에너지 정책들이 시행되고 있는데 국내의 경우 주로 신재생에너지 산업의 활성화를 위한 정책으로, 단순히 건축물에 신재생에너지 적용에만 중심을 둔 형태로 시행되고 있는 것으로 나타나는데, 그 대부분의 경우에도 의무화 정책에 따른 공공건물에 한정하여 시행되고 있었으며, 이로 인해 건축물에 신재생에너지 적용시 건축계획에 대한 고려보다는 건축비에 대한 고려가 우선시되고 있음을 알 수 있었다. 반면, 독일의 경우 신재생에너지를 활용하는 건축분야에 적절한 규제 및 보조를 통한 정책으로, 단순한 적용보다는 신재생에너지로 생산된 전력의 매입 보장 및 신재생에너지를 통한 에너지 이용 의무화 등과 같은 정책이 시행되고 있었으며, 이로 인해 신재생에너지의 건축물 적용이 활발하게 이뤄지고, 에너지 생산량에 영향을 미치는 건물배치, 설치위치, 설치각도 등의 계획요소에 많은 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 셋째, 국내와 독일의 신재생에너지 적용 건축물 사례에서 가장 많이 이용되고 있는 신재생에너지원은 지열과 태양광이었다. 지열시스템의 경우 다른 신재생에너지 시스템에 비해 외부의 노출이 거의 없고, 기상변화에 민감하지 않아서 건축물 적용을 위해 고려해야 할 건축계획요소가 상대적으로 많지 않고, 건축물 디자인의 제약이 적기 때문이라고 판단되었다. 태양광 발전시스템의 경우 외부의 노출이 심하고, 기후와 환경, 설치장소에 따라 에너지 생산량의 차이를 보이지만 활발한 연구와 개발로 건축물과 분리되지 않고 잘 어울릴 수 있는 시스템과 계획요소들이 많이 개발되고 있어 지열과 함께 건축물에 많이 적용되고 있는 것을 알 수 있었다. 넷째, 국내의 경우 활발한 정책을 통해 신재생에너지의 건축물 적용이 점차 활발해지고 있었으며, 이를 통해 설치위치의 다양화, 건축물과의 조화를 이루기 위한 모듈의 색상 및 형상의 고려 등 다양한 건축계획요소들이 고려되고 있었다. 특히 신재생에너지 적용 건축물 사례를 통해서 설치위치가 많이 고려되고 있는 것을 살펴볼 수 있었는데, 이는 정책을 통해 건축물에 신재생에너지 적용을 의무화하는 동시에 빗물이용시설 및 옥상조경, 항공법 등과 같은 많은 제약요소들을 고려해야 하기 때문인 것으로 판단되었다. 하지만 건축 공사비를 우선적으로 고려하게 하는 정책의 방향으로 인해 신재생에너지의 건축물 적용이 디자인에 적극적인 방향으로 이용되기보다는 반적극적인 형태로 적용되고 있음을 살펴볼 수 있었다. 반면, 신재생에너지를 통해 많은 양의 에너지 생산을 요구하는 독일의 정책 방향

신재생에너지 공급의무화(RPS) 제도의 태양광 사업 분석에 관한 연구

소병욱 전북대학교 경영대학원 2012 국내석사

Since Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC) warned that only 8 years were left to stop disaster from climate change caused by fossil energy, various policies for reduction of green-house gas have been arranged and strong measures to reduce green house gas are being taken globally, as well. Renewable energy has been regarded as a key for resolving climate change problem and green-house gas reduction, and industry for renewable energy has been expanded expecially in developed countries, accordingly. Developed countries are leading renewable energy industry, using government policy for technology development, government support for facilities and finance, leading to monopoly and preemption of technology related with renewable energy. European countries has been implementing Feed-in Tariff(FIT) policy since 2000’s, and US has been taking measures such as Renewable Portfolio Standard(RPS) since 1990’s. Korean government has also been implementing FIT since 2001 for booming up technology development and well-distribution.. RPS to be implemented in 2012 is regarded as a turning point to alleviate burdens on government budget for long-term business. Sales of renewable energy certificate between electricity supplier and power company and power generating business caused by such policy change is to be analyzed in terms of photovoltaic market in this study for providing opportunities to take advantage of RPS.

기후변화 대응을 위한 에너지전환정책의 경제적 파급효과 분석 : 기업 및 거시경제에 미치는 영향을 중심으로

임형우 연세대학교 대학원 2021 국내박사

This dissertation examines the economic effect of energy transition policies which are being implemented to help mitigate climate change. This dissertation addresses three topics and six related empirical analyses. Although, each analysis is done seperately, they are in line with each other fot that they all examine the economic effects of energy transition policies. The republic of Korea (Korea) is the world’s seventh-largest emitter of greenhouse gases (GHG), but it has been relatively slow to implement GHG reduction policies. This passivity is mainly due to the fact that reducing GHG emissions is likely to increase the cost of energy, which is a large part of production cost. Thus, increasing energy prices would reduce economic activity. Recently, however, various energy transition methods have been proposed to seek the way to minimize economic costs, such as switching to low-carbon energy sources and improving the energy and carbon efficiency. This dissertation analyzes the effect of reducing GHGs through energy transition methods on individual firms’ decision-making processes and the overall economies. Energy transition refers to changes in the composition of a country’s power generation portfolio in a narrow definition. However, It is usually conceived of as being accomplished through broad changes in the energy market, such as changing the mix of energy sources and improving the energy and carbon efficiency. Particularly this dissertation concentrates on the expansion of the renewable energy supply and the improvement of carbon efficiency through the emission trading scheme (ETS). Expanding the renewable energy supply has direct and indirect impacts on the economy by changing energy costs. ETSs also affect firms’ efficiency and performance because they change their energy consumption behaviors. This dissertation discusses the economic effects of ETSs on firms and the economy through six econometric analyses. Chapter 2 examines policies that stimulate the expansion of the renewable energy supply and this expansion’s effect on economic growth. First of all, Section 1 of Chapter 2 discusses the impact of changes in the renewable energy supply on the economic growth of 89 countries from 1990 to 2014. Expanding renewable energy production capacity might increase production costs, thereby hindering economic growth. However, it may also stimulate economic growth by creating new industries, creating jobs, causing capital accumulation, and replacing energy imports. This study made three main contributions. First, it was the first to analyze the impact of the expansion of the renewable energy supply on economic growth using the growth regression model. Previous studies treated renewable energy as one source of energy (i.e., one of the inputs), but this study considers the long-te rm effects of renewable energy. Second, it showed that there is a nonlinear relationship between renewable energy production capacity and economic growth. Previous studies only examined whether or what the effects of changes in the renewable energy supply were, but this study showed that the effects vary with the level of the renewable energy supply. Third, it used data from developing countries to compare differences between Annex I and non-Annex I countries. Estimating Islam’s (1995) growth regression with Arellano-Bond’s (1991) Generalized Method of Moment (GMM) model showed that expansion of the renewable energy supply has a U-shaped nonlinear effect on economic growth. In the early stages of renewable energy expansion, economic growth is hindered because the expansion drives up production costs. However, it then stimulates economic growth after a certain level of expansion. The turning point was shown to be 20.8%, which was consistent with other research. Additionally, after differentiating between Annex I and non-Annex I countries, the U-shape effect only appeared for Annex I countries. There was a negative relationship between the renewable energy supply growth and economic growth for non-Annex I countries. This result was likely due to the fact that Annex I countries have higher levels of technology and implement more policies related to renewable energy than non-Annex I countries. However, if non-Annex I countries hosted more CDM projects, then expansion of their renewable energy supply might stimulate economic growth through technology transfers. Section 2 of Chapter 2 discusses the comparison of the effects of Feed-In Tariffs (FIT) and Renewable Portfolio Standard (RPS) policies made using annual panel data from 104 countries from 1990 to 2014. The random effect Tobit model was used to reflect the fact that the renewable supply rate data was censored. This study made two main contributions. First, it analyzed the effects of FIT and RPS policies for each type of renewable energy source. Policy efficiency may vary by energy source, so the effects of policies should be examined by individual energy source. Second, this study examined how different policies might be appropriate for developing and developed countries. The Tobit model was used to reflect the characteristics of the censored data. Estimated coefficients that were not consistent with intuition were adjusted after implementing the Tobit model. Overall, the effect of FIT policies was larger than that of RPS policies. In Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) countries, the effect of FIT policies was greater than that of RPS policies. Especially for solar which requires high generation costs, only the FIT policy works. However, in non-OECD countries, RPS policies were more effective than FIT policies except in the case of solar energy where the effect of FIT policies was greater than that of RPS policies. Thus, FIT policies were shown to be effective in countries with a high supply rate of renewable energy while RPS policies were effective in countries with a low supply rate. The effect of implementing both FIT and RPS policies together was not large overall, but the effect did increase in the case of wind energy. Overall, Chapter 2 concludes that the renewable energy expansion might work as a growth factor if the supply rate is large enough. It presents the minimum amount of renewable energy supply increase that would be needed to obtain positive economic returns and proposes effective policies to achieve it. From the result, it can be councluded that FIT might be an effective policy for expanding renewable energy and growth rate in the long run. Chapter 3 discusses the factors affecting GHG emissions and the recent decoupling phenomenon of economic growth and GHG emissions in the transportation sector. The transportation sector accounts for 36% of the OECD’s GHG emissions, but only 60% of OECD countries have submitted measures to reduce the transportation sector’s GHG emissions in the NDC (Nationally Determined Contribution). Section 1 of Chapter 3 discusses an analysis of panel data from 21 OECD countries collected between 2000 and 2016 to determine the effect of age structure on GHG emissions from road transportation. Previous studies have not considered drivers’ behavior patterns and how they differ by age group. This study applied the Fully-Modified Ordinary Least Squares (FMOLS) method, including the age structure effect, by reorganizing 17 age groups into a polynomial function. Age had an asymmetric inverted U-shaped effect on GHG emissions. Initially, people emit more GHGs from road transportation as they age until their late 20s, after which emissions fall until around the age of 70, when GHG emissions remain constant because people have reached a minimum level of mobility. Higher incomes, increased vehicle ownership rates, and higher transport volumes increased emission rates while fuel transition, increased fuel price, population density, urbanization rate, and fuel economy reduced GHG emissions. Further, a projection of GHG emissions until 2050 was performed. It showed that the reduction effect of aging is limited because of the minimum mobility demand of the elderly. An average annual reduction in GHG emissions of 0.2% was projected to occur due to changes in the age structure. Korea, which is rapidly aging, was projected to be reduced 0.6% per year. Overall, the age structure reduces 7% of the GHG emissions from road transportation until 2050. Thus, various policy measures, such as requiring increased fuel economy and urbanization, should be considered in order to achieve sustainable transportation systems. Section 2 of Chapter 3 discusses the calculation of a decoupling index for GHG emissions for the transportation sector in 25 OECD countries and analyzes the impact of energy transition on decoupling. This study extracted the long-term components of GHG emissions and real GDP using the Hodrick-Prescott filter method and calculated the long-term decoupling index with those components. It also examined the decoupling trends in OECD countries over 30 years. An analysis was conducted using an ordered logit model to analyze the factors causing the decoupling phenomenon. According to the analysis, a considerable number of countries have reached the decoupling phase, and some EU countries, such as Belgium, Switzerland, Denmark, and France, have shown strong decoupling in which GHG emissions decrease while economic growth occurs. South Korea entered the decoupling phase in the late 1990s, but it is still in the weak phase in which GHG emissions are rising, but more slowly than economic growth. An ordered panel logit analysis showed that energy transition has significant impact on decoupling. The electrification of transportation also had a positive effect on decoupling, but gasification had no significant effect. In addition, low amounts of traffic, high urbanization rates, strong environmental policies, and high levels of trade liberalization significantly increased decoupling. Overall, Chapter 3 concludes that the age structure has a significant impact on GHG emissions in the transportation sector, but there is a minimum mobility demand regardless of age, so the reduction in GHG emissions due to the aging population was only 0.2% per year on average. Hence, increasing subsidies and the availability of charging infrastructure for electric vehicles is essential for developing a sustainable transportation system. Chapter 4 discusses an analysis of the effects of ETSs according to how emission allowances are allocated. An ETS has been in effect since 2015 in South Korea. Some companies participating in the GHG and energy target management system also participated in the ETS. Most emission allowances are distributed by free allocation, so it is important to analyze how these allowcation affect firms’ carbon efficiency and performance. The free allocation method has two types: grandfathering, which allocates emissions rights based on past emissions, and benchmarking, which allocates rights based on certain industry benchmarks. Section 1 of Chapter 4 analyzes the 363 companies participating in South Korea’s ETS to determine whether companies’ returns increased after participating in the ETS. During the initial phase of an ETS, all emission allowances were allocated for free, so more emission allowances were distributed than there were actual emissions. This over-allocation provided windfall profits to firms and may have reduced their incentive to improve their carbon efficiency. This study was the first to apply portfolio theory to South Korea’s ETS and to analyze the effect of free allocation on firms’ performance. The analysis results showed that the average monthly return of carbon-inefficient companies was up to 1%p higher than that of carbon-efficient companies. This gap widened after the ETS was implemented. This result is consistent with the Fama-MacBeth analysis and the GRS test. These results show that the distribution of excess emission allowances in an ETS by free allocation may reduce the rate at which firms improve their carbon efficiency. This phenomenon indicates that a regressiveness problem may exist which causes companies with low carbon efficiencies to enjoy higher profits. Section 2 of Chapter 4 discusses the study measuring the carbon efficiency of 235 companies participating in the South Korean ETS and GHG and energy target management system using the stochastic frontier model. This study compared how firms’ carbon efficiency differed depending on how allowances were allocated. This study was conducted to reflect the characteristics of different industries by differentiating between persistent and transient carbon efficiency. The results showed that average firm carbon efficiency depended on how emission rights were allocated and confirmed that the gap between the effciency of GF and BM increased over time. The results showed that the shipbuilding industry had the lowest carbon efficiency while the basic metal manufacturing, electricity generation, and telecommunications industries had the highest carbon efficiency. The carbon efficiency of the basic metal manufacturing industry was 19% higher than that of the shipbuilding industry. The difference in carbon efficiency between ETS and non-ETS participants differed by industry, but on average there was no significant difference between the two groups. ETS participants in the non-metallic and machinery manufacturing industries were 10% more carbon efficient than non-participants, but non-participants in the telecommunications, electrical, and electronics manufacturing industries had lower carbon efficiencies than participants. Companies that were allocated emission rights by the benchmark method were 13% more efficient than those that were allocated rights by the grandfathering method. Thus, using the benchmark method instead of the grandfathering method could reduce emissions by 4.1%. The manufacturing and non-manufacturing industries could reduce their GHG emissions by 25% and 21%, respectively, if they maximized their carbon efficiency. Overall, Chapter 4 concludes that the grandfathering allocation method does not help companies improve their carbon efficiency. Under any given free allocation policy, it is more effective to use a benchmark method. In the long-term, the carbon efficiency of companies participating in ETSs can be improved by using auction-type allocation methods. However, in the short term, allocations should be distributed using the benchmark method with appropriate benchmarks. 본 학위논문에서는 기후변화 대응을 위한 에너지전환정책이 기업 및 거시경제 전반에 미치는 경제적파급효과를 살펴보았다. 본 학위논문은 총 3개의 주제를 다루고 있으며, 총 6개의 실증분석연구를 포함한다. 각 연구는 독립적인 연구이나, 탄소감축정책의 경제적 효과를 분석한다는 측면에서 하나의 주제의식을 공유한다. 우리나라는 세계 7번째 온실가스 다배출국가이나, 그간 경제규모 및 온실가스배출량의 급증에도 불구하고 온실가스 감축정책에 있어서는 소극적인 모습을 보였다. 이는 온실가스 감축이 에너지비용 인상 및 생산비용 상승 등 경제에 상당한 부담을 유발한다는 생각에 기인한다. 하지만 2015년 파리협정을 기점으로 기후변화 대응을 위한 NDC(Nationally Determined Contribution), LEDS(Long-term low GHG Emission Development Strategies) 등 중장기 온실가스 감축의무가 강화되면서 에너지전환(energy transition)을 중심으로 저탄소에너지로의 전환, 에너지·탄소 효율성 개선 등 비용을 최소화하며 효과적으로 감축목표를 달성하려는 방안들이 모색되고 있다. 최근 에너지전환은 발전원의 구성변화를 의미하는 발전믹스(power mix)뿐만 아니라 에너지믹스(energy mix), 효율성 개선 등 에너지시장 전반의 혁신을 의미하는 용어로 사용되고 있다. 본 학위논문에서 주목하고 있는 에너지전환 현상은 신재생에너지의 보급확대와 배출권거래제를 통한 탄소효율성의 개선이다. 신재생에너지의 보급확대는 에너지비용과 연관되어 거시경제에 직간접적인 영향을 미친다. 특히 교통부문의 경우 화석연료에 대한 의존도가 높기 때문에 에너지전환에 대한 검토가 반드시 필요한 분야이다. 다음으로 배출권거래제의 도입 역시 기업의 행동 변화를 촉구하기 때문에, 기업 내의 효율성 개선 및 기업 성과에 영향을 미친다. 본 학위논문은 응용계량 분석을 통해 위 두 주제(신재생에너지 확대 및 배출권거래제도 시행)로 인해 기업 및 경제 전반에 미치는 영향에 대해 분석을 진행하였다. 제2장에서는 신재생에너지 확대에 따른 경제성장률의 영향과 신재생에너지 확충을 위한 제도에 대해 비교를 진행하였다. 먼저 2장 1절에서는 1990년~2014년 89개국을 대상으로 신재생에너지의 보급 확대가 경제성장에 미치는 영향을 분석하였다. 신재생에너지 보급의 확대는 생산 비용을 증가시켜 경제성장을 저해하는 한편 신산업 확대, 고용 창출, 자본 축적, 에너지 수입 대체 등의 효과로 경제성장을 유발한다. Islam(1995)의 성장회귀식을 Arellano-Bond(1991) GMM으로 추정한 결과 신재생에너지는 보급 초기에는 전력가격 인상 등의 생산 비용 상승으로 인해 경제성장을 저해하나, 일정 수준 이상 보급된 후에는 새로운 성장 동력으로 작동하였다. 이때의 전환점은 20.8% 수준으로 이는 기존의 연구 및 실제 데이터와 상당 부분 부합하는 수치이다. 추가적으로 부속서Ⅰ·비부속서Ⅰ 국가를 구분하여 분석한 결과 부속서Ⅰ 국가들에서는 U자 형태의 관계가 나타났으나 비부속서Ⅰ 국가에서는 신재생에너지 보급이 경제성장에 음(-)의 영향을 미쳤다. 이는 부속서Ⅰ국가들의 경우 비부속서Ⅰ국가들에 비해 이른 시점부터 신재생에너지를 이용하여 기술수준이 높고 신재생에너지 관련 지원정책도 활발히 시행되고 있기 때문으로 판단된다. 다만, 비부속서Ⅰ 국가들의 경우에도 CDM 사업을 적극적으로 주최할수록 기술이전 효과가 증가하여 신재생에너지 확대로 인한 비용 측면의 문제가 줄어들고, 경제성장에 기여할 수 있다. 다음으로 2절에서는 1990년부터 2014년까지의 104개국 연간 자료를 이용하여 신재생에너지 지원정책인 FIT(Feed-In Tariff), RPS(Renewable Portfolio Standard) 정책의 효과를 비교하였다. 신재생에너지 보급률 자료의 중도절단(censored) 특성을 반영하기 위해 확률효과 토빗 모형(random effect Tobit model)으로 분석을 진행했다. 또한, 국가 특성 및 에너지원에 따른 정책효과 차이를 비교하였다. 토빗 모형을 추정한 결과 전반적인 추정치 및 유의성은 유지되었으며, 일부 직관과 부합하지 않던 계수값이 조정되었다. 전체 국가를 대상으로 분석한 경우, FIT 정책의 효과가 RPS에 비해 컸다. 특히 발전단가가 높은 태양광 에너지의 경우 FIT 정책만 효과가 있었다. OECD 및 비OECD를 구분할 경우 OECD 국가에서는 FIT 정책이, 비OECD 국가에서는 RPS 정책의 효과가 뛰어났다. 다만 태양광의 경우, 비OECD 국가에서도 FIT 정책의 효과가 우월하였다. 이는 발전단가가 높은 에너지원의 경우 FIT 정책을 통한 기술개발이 상대적으로 더 중요한 것으로 보인다. 신재생에너지 보급률을 기준으로 정책효과를 비교할 경우, 보급률이 높은 그룹에서는 FIT가, 보급률이 낮은 그룹에서는 RPS 정책의 효과가 컸다. 풍력 에너지의 경우 정책을 혼용하여 시행할 때 효과가 증가했다. 이상의 분석을 통해 신재생에너지에 따른 경제적 파급효과 및 신재생에너지 확충을 위한 적절 정책에 대해 살펴보았다. 우리나라의 경우 한국의 전력 소비량 대비 신재생발전 비중은 4.8% 수준으로 OECD 평균인 27%에 크게 못미치는 수준이다. 본 2장은 이러한 우리나라의 상황 속에서, 에너지전환을 통한 경제적 수익을 얻기 위한 최소한의 기준점을 제시하고, 이를 달성하기 위해 효과적인 정책을 제안하였다. 제3장에서는 교통부문 온실가스 배출에 영향을 미치는 요인들을 인구구조를 중심으로 분석하고, 최근 나타나고 있는 교통부문의 탈동조화(decoupling) 현상에 대해 살펴보았다. 교통부문은 OECD 국가 전체 배출량의 36%를 차지할만큼 온실가스 다배출 부문이지만, NDC를 제출한 국가 중 60% 정도만 교통부문의 감축방안을 제시할만큼 관련 정책이 활발하게 이루어지지 않는 분야이다. 우선 3장 1절에서는 2000~16년의 21개 OECD 국가패널자료를 바탕으로 인구구조 및 에너지전환이 도로교통부문의 온실가스배출량에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서는 17개의 연령그룹을 다항함수형태로 재구성하여 전체 연령대의 인구구조의 효과를 측정하였다. 모형 추정 결과, 인구구조와 교통부문 온실가스배출량 사이의 공적분 관계가 유의하게 존재했으며, 인구구조는 온실가스배출량에 비대칭적인 역U자형태의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 20대 후반 이전까지는 나이가 듦에 따라 온실가스배출량이 많아지며, 30대부터 70세까지는 배출량이 점차 감소한다. 하지만 70대 이후부터는 안정적인 모습을 보이는데, 이는 나이와 무관한 최소한의 이동수요가 존재하기 때문으로 판단된다. 인구구조 이외에도 높은 소득, 더 많은 자동차 보유수, 많은 운송량 등이 온실가스배출량을 늘리는 것으로 나타났다. 반면 연료전환, 연료가격의 인상, 인구밀도 및 도시화율의 상승, 연비개선 등은 온실가스배출량을 줄였다. 2050년까지의 인구구조전제치를 바탕으로 도로교통부문의 온실가스배출량 전망을 시행한 결과, OECD 평균으로는 매년 0.2%, 우리나라와 같이 급속하게 고령화가 이루어지는 국가의 경우 연평균 0.6% 정도의 도로부문 온실가스가 인구구조 변화로 인해 감소하였다. 따라서 실질적인 온실가스 감축을 위해서는 연비개선, 도시화, 연료비 조세부과 등 다양한 정책수단이 동원되어야 지속가능한 교통이 달성될 수 있을 것이다. 다음으로 2절은 1990~2017년 OECD 25개 국가 데이터를 이용하여 교통부문 온실가스 배출의 탈동조화 현황을 살펴보고, 에너지전환이 탈동조화에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구는 HP 필터링 기법을 이용하여 온실가스배출량 및 실질GDP의 장기성분을 추출한 후 이를 바탕으로 장기 탈동조화 지수를 계산하였다. 또한 OECD 국가들의 30여년간의 탈동조화 추이를 살펴보며 그러한 변화의 원인이 무엇인지에 대해 순서형 로짓모형(ordered logit model)을 이용해 분석을 진행했다. 분석 결과, 상당수의 국가들이 탈동조화 국면에 도달했으며, 벨기에, 스위스, 덴마크, 프랑스 등 EU 주요 선진국은 경제성장에도 불구하고 온실가스배출량은 감소하는 강한 탈동조화(strong decoupling) 국면에 도달했다. 우리나라의 경우 1990년대 후반 이후 탈동조화 현상이 발견되었지만, 여전히 약한 탈동조화(weak decoupling) 국면에 머물고 있다. 약한 탈동조화는 경제성장률에 비해서는 느리나 여전히 온실가스배출량은 증가하는 단계를 의미한다. 순서형 로짓모형을 이용하여 에너지전환이 탈동조화 국면에 미치는 영향을 분석해본 결과, 전기화 현상은 탈동조화 달성에 긍정적인 영향을 미친 반면, 가스화 현상은 유의성이 없었다. 이외에도 적은 운송량, 높은 도시화율, 강한 환경정책, 높은 무역개방도가 탈동조화 달성에 유의미한 영향을 미쳤다. 본 학위논문은 최근까지 비교적 감축 논의가 덜 주목받았던 교통부문을 대상으로, OECD 주요 국가들의 교통부문 배출현황 및 탈동조화 정도를 살펴보고 에너지전환 및 인구구조의 변화가 해당 부문의 온실가스 감축에 어떠한 영향을 미칠 수 있는지에 대해 분석하였다. 분석결과 인구구조는 교통부문 온실가스배출량에 유의미한 영향을 미쳤으나, 연령대와 무관하게 최소한의 이동수요(mobility demand)가 존재하기 때문에, 인구 고령화에 따른 온실가스 감축률은 OECD 평균 매년 0.2% 수준에 그쳤다. 우리나라와 같이 급속도로 고령화되는 경우에도 연평균 0.6%의 감소율을 보였다. 이상을 통해 볼 때, 현재 시행 중인 전기차 보조금 제도를 확대하고, 충전 인프라를 확충하여 에너지전환이 더 빠르게 이루어질 수 있도록 유도하는 것이 향후 우리나라의 지속가능한 발전을 위해 반드시 필요하다. 제4장에서는 배출권거래제도의 효과를 배출권 할당방식의 차이에 초점을 두고 분석을 진행하였다. 우리나라의 경우 2015년 이후부터 배출권거래제도를 시행하고 있으며, 이에 따라 기존 온실가스·에너지 목표관리제에 참여 중인 일부 기업이 배출권거래제로 새롭게 참여하게 되었다. 한국의 배출권거래제도는 무상할당 방식으로 대부분의 배출권이 할당받기 때문에, 이러한 제도가 기업들의 탄소효율성 및 성과에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 분석이 필요하다. 무상으로 배출권을 할당하는 방식은 과거 3년치의 배출실적을 기준으로 할당하는 과거배출량방식(GF, grandfathering)과 해당 업종의 벤치마크를 기준으로 할당하는 밴치마크방식(BM, benchmark)으로 나뉜다. 우선 4장 1절에서는 배출권거래제에 참여하는 363개의 상장기업을 대상으로, 배출권거래제 참여 이후 탄소비효율적인 기업의 수익률이 유의적으로 더 높았는지를 살펴보았다. 배출권거래제 1차 계획기간 동안 모든 배출권이 무상배분 되면서, 실제 배출량보다 배출권의 수량이 더 많은 현상이 발견되었다. 이러한 배출권 과다배분은 기업에게 불로소득(windfall profit)을 제공하며, 기업의 탄소효율성 개선을 억제할 수 있다. 분석 결과, 배출권거래제 시행 직후 탄소비효율적인 기업의 평균 수익률이 탄소효율적인 기업에 비해 월평균 최대 1%p가량 더 높았으며, 이는 배출권거래제 시작 이후 격차가 더 커졌다. Fama-MacBeth 분석 결과 탄소비효율성 요인이 통계적으로 유의했으며, GRS 검정 등을 살펴보더라도 이러한 효과는 유의했다. 이상의 결과를 토대로 볼 때, 무상배분 중심의 배출권거래제 구조에서 과다한 배출권이 배분된다면 기업의 탄소효율성 개선을 저해할 수 있다. 즉, 탄소효율성이 낮은 기업들이 오히려 수익을 얻을 수 있는 역진적인 문제가 발생할 수 있다. 다음으로 2절에서는 2014~19년 한국 배출권거래제 및 온실가스·에너지목표관리제에 참여 중인 235개 기업을 대상으로 확률경계모형을 이용하여 탄소효율성을 측정하였으며, 배출권 할당방식에 따라 기업의 탄소효율성이 어떻게 다른지를 비교하였다. 특히 탄소효율성의 지속적인 효율성과 일시적 효율성으로 구분하여 업종별 특징을 반영하고자 했다. 분석 결과, 업종별로 볼 때, 조선업의 효율성 수준이 가장 낮은 반면, 1차금속, 전기발전 및 통신업의 효율성을 높게 나타났다. 특히 1차금속의 경우 조선업에 비해 약 19%가량 효율성 수준이 더 높았다. 배출권거래제도 참여 유무에 따른 탄소효율성의 차이는 업종에 따라 상이하게 나타났으며, 평균적인 효과는 크지 않았다. 비철금속 및 기계 제조업의 경우 10% 이상의 효율성 개선이 발견되었지만, 통신업 및 전기전자 제조업의 경우 배출권거래제도 참여기업의 효율성이 오히려 더 낮았다. 다만 배출권거래제도 참여기업 중 배출권을 벤치마크방식(benchmark)으로 할당받은 기업의 탄소효율성은 과거배출량방식(grandfathering)보다 약 13%가량 더 높았다. 이를 바탕으로 온실가스 감축잠재량을 추산해본 결과, 벤치마크방식의 확대 적용은 배출량을 약 4.1%정도 감축할 수 있는 것으로 전망되었다. 또한, 탄소효율성 극대화가 이루어진다면 제조업은 25%, 비제조업은 21%의 온실가스 감축이 가능할 것으로 예상된다. 본 학위논문을 통해 과거배출량방식의 무상할당이 기업들의 탄소효율성 개선에 도움이 되지 않음을 확인하였으며, 동일한 무상할당이라도 벤치마크방식을 도입하는 것이 더 효과가 높음을 보였다. 배출권거래제도 참여기업의 탄소효율성 개선을 위해서는 장기적으로 유상할당의 확대가 필요하나, 단기적으로는 벤치마크방식의 도입 및 벤치마크 수준의 상향조정 등의 정책 강화가 필요하다. 제5장 결론에서는 지금까지의 결과를 요약하고, 정책적 시사점을 도출하였다. 먼저 신재생에너지 확대 측면에서, 전환점 수준 이상의 신재생에너지 확보를 위해서는 기술개발유인을 제공할 수 있는 정책이 필요하다. 우리나라는 비용상의 문제로 FIT 정책을 시행하지 못했지만, 해외의 사례를 참고하여 FIP(Feed-In-Premium) 등의 정책을 대안적으로 검토할 필요가 있다. 교통부문의 경우 연비개선 및 에너지전환을 통한 탈동조화 달성 및 온실가스 감축이 중요하다. 현재의 연비 기준치를 높이고, 장기적으로 전기차 중심으로의 에너지전환을 통해 기후변화 대응을 위한 교통부문의 온실가스 감축이 가능할 것으로 예상된다. 마지막으로 배출권거래제도의 경우 과거배출량기반 할당방식은 한계가 존재한다. 벤치마크방식의 확대적용 및 벤치마크 기준 강화 등이 병행될 때 기업들의 탄소효율성을 제고할 수 있으며, 무상할당으로 인한 역진성 문제를 해결할 수 있을 것이다.

배전선로 분산형 전원 연계용량 증대방안 연구 : 운전특성 분석 및 수용력 산정기법 실증 기반

김성만 목포대학교 대학원 2022 국내박사

(국문초록) 전 세계적으로 신재생에너지 보급률이 증가하고 있는 가운데 한국도 소규모 태양광을 중심으로 신재생에너지 보급 확대를 적극 추진하고 있다. 배전계통에는 신재생 발전원을 접속시킬 수 있는 용량 한도가 정해져 있으므로 연계용량 기준(Hosting Capacity, 접속허용용량)을 초과하는 선로에 접속 신청이 되었을 경우 접속이 불가하므로 배전선로의 추가 시설이 불가피하며, 지가가 낮고 전력소비가 상대적으로 적은 지역에 설치되는 신재생 발전원의 특성상 배전선로 투자비가 증대되고 효율성이 저하되고 있는 실정이다. 따라서 설비건설 투자비를 절감하면서 신재생 접속 문제를 해결할 수 있는 합리적인 방안으로 기존 설비 활용을 극대화하고 선로의 수용력을 향상시키는 연구가 필요하다. 수용력 향상과 관련된 대부분의 선행 연구나 기술들이 분산형 전원의 감시 및 제어 체계와 배전계통 안정화용 설비를 바탕으로 Node 단위에서 해석되는 배전선로의 Locational Hosting Capacity를 정확히 분석하여 해당 Node별로 분산형 전원이 연계될 수 있는지를 판명하는 것들이나 국내 사정상 실시간 운영데이터 확보, 실시간 출력제어 인프라 구축, 출력제어 기술 등 운영여건이 충분히 확보되지 않은 상황이라 선로 신증설 외에는 대안이 없는 실정이고, 그동안 실 선로를 대상으로 신재생 발전원 운전 특성과 배전선로 운영특성을 비교·실증한 바가 없으므로 연계용량 기준도 보수적으로 운영할 수 밖에 없어 신재생에너지 대책 투자비가 가중되고 있다. 본 논문에서는 배전선로의 연계용량에 관한 기술적, 이론적 배경을 바탕으로 실 선로에 대해 운전결과를 분석·실증하여 배전선로의 신재생에너지 접속허용용량 상향방안을 제시하고 그 타당성을 실증·분석하였는데 배전선로의 주위온도가 낮을수록 열적용량의 여유로 인해 상시운전용량이 증가하는 점, 태양광발전은 정격출력 대비 실제 출력이 다소 낮은 점, 배전선로에 포함되어있는 일반부하는 신재생 발전을 선로 단위에서 흡수하는 점에 착안점을 두었다. 현행 10MW로 정해진 접속허용용량은 월별/지역별 태양광 최대 출력률, 최대온도 등을 고려할 경우 태양광 발전원만 접속시 전선의 열적 허용용량을 감안하여 12MW까지 접속할 수 있으며 지역별 비태양광 분포까지 고려할 경우 비태양광 발전이 2MW를 초과하지 않는 배전회선에 대해서는 마찬가지로 신재생에너지를 12MW까지 접속이 가능하다는 결론을 도출할 수 있었다. 이와 같은 1단계 상향방안(10MW→12MW)을 실증 적용한 결과 CB측 전압은 실증기간 동안 규정전압 이내 범위에서 동작하고 10MW 대비 역조류 및 저압의 전압 초과 횟수가 오히려 감소하고 태양광 출력률은 평균 출력 73% 불과하여 설비용량과 실제출력과의 차이만큼 신재생에너지를 추가 접속할 수 있음이 확인되었다. 또한 선로에 상시 존재하는 최소부하 산정기법에 대한 연구에서 재생E 발전량 측정방식(표준PV 출력 기반 추정)과 재생E 미고려 부하 산정방식(Gross Load 기반 추정) 등 두가지 방법을 통해 계측 데이터가 없는 태양광 발전소의 발전량을 추정하고 배전선로에 상시에 존재하는 최소한의 부하를 산출하는 방안을 제시하였으며 약간의 오차가 있으나 발전량 취득표본이 충분히 확보되기 전까지는 재생E 미고려 부하 산정방식이 더 정확하다는 것을 알 수 있었다. 연구된 최소부하 산정기법을 통해 전국 배전선로의 최소부하를 산정한 결과 신재생E 연계선로 4,565회선 중 최소부하 1MW 초과선로는 70% 정도이며 최소부하가 1MW를 초과하는 선로에 대해서는 앞서 제시된 상향용량 12MW에 1MW 추가 접속이 가능하다는 2단계 상향방안을 도출하였다. 최소부하를 적용한 12MW→13MW 추가접속방안을 실 선로에 실증한 결과 봄철 최악조건(전력수요 감소, 태양광 최대출력)에도 배전선로 과부하, 전압 초과 등 계통 혼잡이 발생하지 않았으며 신재생E 13MW 운영시 역조류는 상시 운전용량(10MW) 이하로 발생하며 전압은 규정전압 범위 내 상시 유지되어 배전계통에 영향이 없는 것이 확인되었다. 장기적으로 분산형전원 연계용량을 증대하기 위해 AMI, DER-AVM 등 감시장치 설치를 통해 선로별, Node별 실시간 운영데이터를 확보해 선로 특성별 차등화된 연계용량을 연구해야 하는 것을 향후 과제 및 연구방향으로 제시하였다. (Abstract) While demand for renewable energy supply is rising across the globe, Korea is also actively promoting the expansion of renewable energy focusing on small-scale solar power. Since the distribution system has a capacity limit to connect renewable energy, it is not possible to connect renewable energy to a power line when connection is applied for a power line that exceeds the hosting capacity. Constructing distribution line facilities is inevitable and due to the characteristics of renewable energy power resources — constructed in areas with low land prices and relatively lower power consumption, investment costs for distribution lines are increasing while investment efficiency is decreasing. Therefore, a reasonable way to solve this connection problem as well as reducing investment costs caused by facility construction is to maximize the use of existing facilities and to improve the hosting capacity of power lines. Most of the previous studies and technologies related to hosting capacity improvement are technologies that determine whether distributed power for each node can be connected by accurately analyzing the locational hosting capacity interpreted in node units based on the monitoring and controlling system and the facility for stabilizing the distribution system. However, considering circumstances in Korea like a lack of real-time operating data, real-time output control infrastructure, and output control technology, there are no alternatives other than the building additional power lines. Since there has been no comparison or demonstration of the characteristics of renewable energy operation and power line management, the hosting capacity has been applied to the operator conservatively, causing higher investment costs to supplement renewable energy. In this paper, the operation results of the power line and the validity were analyzed and demonstrated based on the technical and theoretical background of the connection capacity. The followings are the facts considered in increasing the hosting capacity for renewable energy connections of distribution lines. As the ambient temperature of the distribution line is low, the operating capacity increases due to the margin of thermal capacity. The PV output is somewhat lower than the rated power capacity. The general load included in the distribution line absorbs renewable power generation in units of sections and lines. As a result of the study, the following conclusions could be drawn. First, the hosting capacity limit set at 10,000kW for distribution lines is 80% of the maximum PV output rate by month and region. Second, it is possible to enlarge the hosting capacity by 12MW when connecting the maximum temperature by region and PV(only PV, not non-PV), allowing for the thermal hosting capacity of the wire. Third, considering the maximum temperature by region, PV output rate, and non-PV distribution, additional connect is possible when non-PV connect to a power line which is less than 2MW. As a result of empirical application of 1st step enlargement method, the CB-side voltage operated within the regulated voltage range during the empirical period. The number of times that reversed power flow and low voltage exceeds the voltage decreased compared to 10MW. The PV output rate was only 73% of average output. This result confirms that additional renewable energy connect can be made as much as the difference between the facility capacity and the actual output. In addition, through research on the method of estimation for the minimum load on the power line, this paper estimates the power generation of a PV plant without measurement data and suggests a method to calculate the minimum load in two ways, renewable energy power generation measurement method(standard PV output-based estimation) and without considering renewable energy load calculation method(Gross Load-based estimation). As a result, although there is a thin margin of error, it was found that the calculating the non-consideration load of renewable energy method is more accurate until the sample of power generation is sufficiently obtained. After calculating the minimum load on the nation's power distribution lines through the researched method, among the 4,565 connected lines of renewable energy, lines that exceeds the minimum load(1MW) are about 70%. When 2nd step enlargement method was applied, 1MW could be additionally connected to the 1st step enlargement method(12MW) if the minimum load exceeds 1MW. As a result of 12MW → 13MW additional connection by applying the 2nd step minimum load, there was no distribution congestion, such as overload of distribution lines or voltage excess, even under the worst conditions in spring (power demand reduction, maximum PV output). Also, it was confirmed that when operated in 13MW, reversed power flow occurred below the constant operating capacity(10MW), the voltage was maintained at all times within the regulated voltage range, and there was no effect on the distribution system. For research directions after this study, installing monitoring devices such as AMI, DER-AVM is proposed as the long-term solution to improve distributed hosting capacity. Based on actual data, operation data by track and node can be obtained. Studies on the method of enlarging the connected hosting capacity differentiated according to the operating conditions of each track characteristic should be accelerated.

지속가능한 발전을 위한 부산광역시의 신재생에너지 현황 및 활성화 방안에 관한 연구

김록우 신라대학교 일반대학원 2017 국내석사

신재생에너지 사업에 대한 입법정책 연구 : 태양광, 풍력사업의 토지이용을 중심으로

손정수 가천대학교 일반대학원 2013 국내박사

국 문 요 약 신재생에너지 산업은 2004년「신에너지 및 재생에너지 개발․이용․보급 촉진법」이 개정되어 시행되기 이전에는 태양열주택 등 일반적인 대체에너지개발 형태로 시작했다. 그러나 전 세계적으로 기후변화로 인한 지구온난화 문제가 대두되었고 정부는 기후변화 및 에너지 안보위기의 심각성을 인지하면서 자연환경과 경제성장의 조화로운 추진을 위해「저탄소녹색성장기본법」을 제정하여 신재생에너지 산업을 핵심전략으로 정하여 추진하고 있다. 우리나라는 석유 및 석탄 등 에너지 수입의존도가 97%로 에너지 빈곤 국가이다. 이러한 이유로 화석연료의 고갈에 따른 에너지안보를 위해 미래를 준비하지 않을 수 없다. 즉 에너지안보의 차원에서 신재생에너지 개발 및 보급을 위하여 국민의식을 고취시키고, 신재생에너지 개발 및 투자확대를 위한 현실성 있는 정부의 정책개발이 요구되고 있다. 신재생에너지 중에 풍력과 태양광은 현재 가장 각광받고 있는 신재생에너지원이다. 태양광․풍력에너지 개발에 대한 정부의 지속적인 정책지원이 이루어지고 있는 것은 그것이 현재 세계적으로 개발의 중심에 있는 에너지자원이기 때문이다. 우리 정부는 대표적인 신재생에너지 보급정책으로 발전원별로 기준가격보다 높은 지원금을 통해 수익을 보장해 주는 발전차액지원제도(Feed-In Tariff, 이하 FIT라 한다)와 발전원간의 경쟁을 통하여 경쟁력이 낮은 에너지원을 시장에서 퇴출하기 위해 도입된 신재생에너지 의무할당제도(Renewable Portfolio Standard라 한다)를 채택하고 있는 것도 이와 관련되어 있다. 2004년「신에너지 및 재생에너지 개발․이용․보급 촉진법」개정되기 이전에는 신재생에너지 지원제도는 형식적으로 이루어졌다고 볼 수 있다. 그 이후부터 신재생에너지 지원제도가 정착하기 시작하여 발전차액지원제도와 신재생에너지 의무할당제도가 시행되면서 신재생에너지 보급이 크게 증가하게 되었다. 그러나 2012년부터 FIT 폐지가 되고 RPS제도가 도입된 이후 신재생에너지 산업시장은 급속한 냉각기에 접어들고 있다. 따라서「신에너지 및 재생에너지 개발․이용․보급 촉진법」의 제도상의 문제를 연구하면서 FIT와 RPS의 연계를 통한 제도개선이 반드시 이루어져야 한다는 전제로 결과를 도출할 것이다. 그런데 장기적인 국가전력산업 육성관점에서 비추어볼 때, 신재생에너지를 얻기 위한 여러 제도에도 불구하고 문제점이 없지 않다. 신재생에너지 사업을 위해서는 필연적으로 토지를 이용하여 사업이 이루어질 수밖에 없는데, 여러 토지이용규제법에 따라 제한을 받고 있기 때문이다. 특히 태양광사업의 경우에는 기존 건축물과 산지와 농지를 이용하여 설치되고, 풍력사업의 경우에는 백두대간의 고산지대와 해안주변으로 발전설비가 설치되고 있는데, 태양광․풍력사업은 설치하는 과정에서 생태계 훼손, 지형변화, 경관훼손, 소음과 저주파 등의 환경훼손과 인근주민의 환경침해로 인하여 사업이 지연되거나 환경행정소송 사례가 증가하고 있다. 또한 국토가 협소한 우리나라의 입장에서 신재생에너지 사업은 국토의 효율화측면에서 토지이용규제를 강화해야 한다는 주장도 있다. 이러한 이유로 신재생에너지에 대한 정부정책은 신재생에너지의 특성에 따른 토지이용관계를 전제로 재정비되어야 한다. 예컨대 풍력발전단지조성의 경우 소음 및 경관에 따른 생활환경과 고산지대 능선의 훼손 및 생태적 단절 등 자연환경에 미치는 영향과 토지이용관계를 고려하여야 한다. 2004년 이후부터「신에너지 및 재생에너지 개발․이용․보급 촉진법」은 여러 차례 법률개정이 이루어지고, 이법에 따라 토지이용규제법도 개정되었으며, 인허가가 완화되면서 토지를 이용한 신재생에너지 보급이 급속하게 증가하였다. 그러나 토지이용규제가 완화되면서 여러 토지이용규제법은 예외 조항을 신설하여 신재생에너지설비의 설치를 할 수 있다고 규정하여 일부 문제점으로 노출되고 있다. 즉 신재생에너지원별 특성에 따라 입지할 수 있는 조건과 장소를 고려하여야 하나, 대부분 일률적이고 동일하게 규정하여 2006년부터 2008년 사이에 산지와 농지훼손면적이 크게 증가하였다. 특히 신재생에너지원 중에 특히 풍력과 태양광은 입지조건을 고려하여 토지이용규제 및 입지방법을 달리하는 법률개정이 필요하다고 생각한다. 즉, 태양광 사업의 경우에는 도시지역이나 농촌지역 어디든 건축물과 공작물이 존재하는 장소에 설치하는 것이 바람직하고, 토지를 이용한다면 토지로서의 가치가 떨어지고 쓸모없는 토지인 폐염전, 폐광산, 채석장, 폐도로, 하천부지 등에 한정하여 토지이용규제를 완화하여 반드시 허가하여야 한다. 따라서 국토가 협소한 우리나라의 현실과 국토이용의 효율화측면에서 볼 때에 산지, 농지 등 토지를 이용한 태양광발전설비의 설치에 관한 규정을 강화할 필요가 있다. 풍력의 경우에는 6m/s 이상의 바람자원이 존재하는 고산지대와 해안가에 주로 설치할 수밖에 없는 조건이고, 태양광의 비해 토지이용면적이 발전용량(MW)대비 1/10 정도의 토지면적이 필요하기 때

RPS제도 시행 초기 과도기적 시장의 가격 행태 연구

심재룡 서울대학교 행정대학원 2016 국내석사

RPS제도 시행 초기 과도기적 시장의 가격 행태 연구 (지도교수 박정훈) 심 재 룡 우리나라는 신재생에너지 육성 및 보급의 활성화 정책으로 2012년부터 ‘신재생에너지공급의무화제도(RPS : Renewable Portfolio Standard)’를 시행하고 있다. 본 연구는 제도의 시행 초기 시장에서 형성되는 가격의 행태와 그 영향을 연구한 것이다. 제도 시행 초기 과도기적 시장에서의 신재생에너지 가격이 에너지산업 가격이론에 따라 원가에 기초해서 형성되고 있는지를 확인해 보았고, 신재생에너지 생산, 거래 및 공급의무 이행, 판매 등 단계별 가격형성과 시장에서 형성된 가격이 전기요금에 미치는 영향을 검토하였다. 신재생에너지 발전원별 발전원가, 전력시장의 가격, 신재생에너지 공급인증서 시장의 가격, 물가지수, 전기요금 단가 등의 자료를 수집하였으며 기술 통계, 회귀분석, 구조분석 등의 기법으로 분석 연구하였다. 결론으로 과도기적 시장에서의 가격은 에너지산업 가격이론에 따라 형성되지 못하고 있으며, 공급 부족에 의한 과도한 시장가격 형성은 전력요금 상승요인이 되고 있음을 확인할 수 있었다. 안정된 가격 형성과 시장 운영을 위해서는 지속적인 조정 노력이 요구된다. 부담 감소를 위해 지속적인 발전원가 감소 노력이 필요하며, 시장 가격 규제를 위한 제도적 보완이 요구되고 있다. 주요어 : 신재생에너지공급의무화제도(RPS), 신재생에너지공급인증서(REC), 신재생에너지(Renewable Energy), 에너지산업 가격이론 학 번 : 2013-22648